鞍鋼10號(hào)高爐配備了4座“新日鐵外燃式”熱風(fēng)爐，使用高爐煤氣作為燃料。該熱風(fēng)爐采用了雙預(yù)熱系統(tǒng)，以提高燃燒介質(zhì)的物理熱。將熱風(fēng)爐煙道廢氣余熱用來(lái)預(yù)熱煤氣，使其溫度達(dá)到180℃左右，并用熱風(fēng)爐送風(fēng)后的余熱來(lái)預(yù)熱助燃空氣，使其溫度達(dá)到550℃以上，提高了熱風(fēng)爐燃燒溫度，節(jié)約了能源。　　 

    高溫?zé)犸L(fēng)帶入的熱量是高爐生產(chǎn)的主要熱源之一。因此提高風(fēng)溫對(duì)于強(qiáng)化冶煉，降低焦比有著十分重要的意義。而滿足其高風(fēng)溫條件下實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)爐系統(tǒng)的全部自動(dòng)化則尤為關(guān)鍵。為了達(dá)到這個(gè)目的，需要設(shè)置各種必要的自動(dòng)化儀表檢測(cè)和控制系統(tǒng)。

儀表檢測(cè)和控制系統(tǒng)的配備　
　 
     10號(hào)高爐熱風(fēng)爐自動(dòng)化設(shè)計(jì)共有檢測(cè)點(diǎn)224個(gè)，其中溫度檢測(cè)106點(diǎn)、壓力檢測(cè)8點(diǎn)、流量檢測(cè)97點(diǎn)等，包括拱頂溫度、爐身溫度、煤氣和空氣預(yù)熱前后的溫度、壓力；煤氣和空氣的流量檢測(cè)；冷風(fēng)壓力、流量、溫度檢測(cè)等主要參數(shù)，并有煤氣、空氣燃燒控制、空氣預(yù)熱量溫度控制、風(fēng)溫控制、空氣總管壓力和煤氣總管壓力控制等18套自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。　　 

     流量檢測(cè)元件及執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)尤為重要，針對(duì)雙預(yù)熱系統(tǒng)中溫度高、管道口徑大且有耐火磚內(nèi)襯的特點(diǎn)，高溫空氣流量的檢測(cè)引進(jìn)了美國(guó)泰克公司生產(chǎn)的矢量流量計(jì)。該流量計(jì)利用矢量和的原理將探頭的各方向力折算成水平方向來(lái)計(jì)算流量，并配有溫度補(bǔ)正。助燃空氣用調(diào)節(jié)閥選用了無(wú)錫工裝生產(chǎn)的6000J電動(dòng)高溫蝶閥，工作溫度為650℃、工作壓力為0.6Mpa、管徑為ф1400m。這種閥門(mén)在閥板之間采用平面接觸，引進(jìn)了日本先進(jìn)的密封技術(shù)，因而使其達(dá)到了良好的密封效果。執(zhí)行機(jī)構(gòu)為大連引進(jìn)的西門(mén)子電動(dòng)執(zhí)行器并智智能手操，操作調(diào)整都十分方便，所有變送器均選用智能化變送器，常規(guī)儀表均為國(guó)內(nèi)配套。　　 

     鞍鋼10號(hào)高爐采用英國(guó)歐陸公司生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)6000過(guò)程自動(dòng)化（DCS）控制系統(tǒng)。熱風(fēng)爐系統(tǒng)作為整個(gè)系統(tǒng)中的一部分，通過(guò)一個(gè)站完成4座熱風(fēng)爐的數(shù)據(jù)采集、熱風(fēng)爐燃燒控制、空氣預(yù)熱溫度控制、助燃空氣總管壓力控制、熱風(fēng)溫度控制、煤氣壓力控制，同時(shí)又通過(guò)接口與MODICON（PLC）通訊，由 MODICON完成熱風(fēng)爐的自動(dòng)換爐送風(fēng)控制。DCS與PLC的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了熱風(fēng)爐燃燒、換爐、送風(fēng)的自動(dòng)控制，并可通過(guò)調(diào)整畫(huà)面、報(bào)警畫(huà)面、趨勢(shì)畫(huà)面、流程圖畫(huà)面進(jìn)行在線監(jiān)視。

調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成與實(shí)現(xiàn)　
　 
      熱風(fēng)爐是一個(gè)大容量的熱交換設(shè)備，追求高的熱效率和能源利用率來(lái)滿足高爐冶煉所需熱能量。能源的提供必須符合最佳效能的要求，本著最優(yōu)的控制思想來(lái)構(gòu)筑既經(jīng)濟(jì)又先進(jìn)的控制系統(tǒng)。　　 

      10號(hào)高爐的熱風(fēng)爐采用的是二燒一送一預(yù)熱基本工作制和二燒二送輔助工作制，控制系統(tǒng)的組成是依據(jù)工藝生產(chǎn)要求。
　　
l 燃燒控制系統(tǒng)　　 

      10號(hào)高爐熱風(fēng)爐燃燒采用高爐煤氣，而高爐在實(shí)際生產(chǎn)操作過(guò)程中由于爐況不穩(wěn)或其它種種原因，致使高爐煤氣壓力不穩(wěn)定，煤氣熱值產(chǎn)生波動(dòng)，進(jìn)而影響熱風(fēng)爐爐頂溫度發(fā)生變化，最終影響送風(fēng)溫度，因此燃燒控制是熱風(fēng)爐最難的控制系統(tǒng)之一。它的控制品質(zhì)的好壞將直接影響熱風(fēng)爐的拱頂溫度及燃燒的熱效率。　
　 
      本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是采用以熱風(fēng)爐爐頂溫度作為主環(huán)，以煤氣支管流量為副環(huán)，并將煤氣量與空氣量進(jìn)行比值重控制，構(gòu)成串級(jí)比值隨動(dòng)控制系統(tǒng)。
　　 
       因?yàn)闊犸L(fēng)爐工作是燃燒——送風(fēng)——燃燒——送風(fēng)的周期過(guò)程，所以燃燒是一個(gè)問(wèn)斷過(guò)程.在熱風(fēng)爐由送風(fēng)轉(zhuǎn)為燃燒的初期，煤氣支管流量與實(shí)際值偏差很大，使煤氣的波動(dòng)假大，故拱頂溫度調(diào)節(jié)單元的設(shè)定值是一個(gè)關(guān)鍵。既要使熱風(fēng)爐在規(guī)定的時(shí)間達(dá)到設(shè)定的拱頂溫度，又要使主環(huán)的控制對(duì)副環(huán)的影響很小，始終保證最佳燃燒。　　

2 空氣預(yù)熱溫度控制　
　 
       為了達(dá)到送風(fēng)溫度1200℃，理論上計(jì)算在高爐煤氣熱值為700大卡時(shí)，助燃空氣溫度需要達(dá)到550℃左右。助燃空氣預(yù)熱就是將助燃風(fēng)機(jī)送出的助燃空氣分為兩路，一路經(jīng)調(diào)節(jié)閥1進(jìn)入蓄熱室，并由燃燒室出來(lái)，再進(jìn)入混合室，溫度可達(dá)到1000℃左右；另一路經(jīng)調(diào)節(jié)閥2進(jìn)入混合室。但在生產(chǎn)過(guò)程中，煤氣熱值總在發(fā)生變化。通過(guò)煤氣熱值高則拱頂溫度就高理論推算煤氣熱值與熱風(fēng)爐拱頂溫度的關(guān)系。　　

煤氣熱值高，則助燃空氣的溫度可以低一些，其間的函數(shù)關(guān)系如下：　　

Tk=4000-4.5θpH　
　
式中：　　　
　
Tk為助燃空氣預(yù)熱溫度；　　　　
θpH為煤氣熱值。　　 

     可通過(guò)上述的函數(shù)關(guān)系設(shè)定助燃空氣的預(yù)熱溫度，使混合后的助燃空氣維持在所需設(shè)定值，從而達(dá)到提高風(fēng)溫的目的。
　　
3 助燃空氣總管壓力控制　
　 
     本系統(tǒng)為單參數(shù)反饋控制，由空氣總管壓力與設(shè)定值進(jìn)行比較來(lái)控制風(fēng)機(jī)前的吸風(fēng)管上的百葉窗式調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，從而確保了助燃空氣壓力的穩(wěn)定。　　

4 向高爐送熱風(fēng)溫度控制　　 

     根據(jù)工藝采用的工作制的不同，風(fēng)溫控制的方法也不同。在基本工作制時(shí)，靠混風(fēng)閥混冷風(fēng)來(lái)調(diào)節(jié)熱風(fēng)總管風(fēng)溫，當(dāng)使用輔助工作制時(shí)，由于此時(shí)為兩燒兩送，故風(fēng)溫控制依靠先仕妒送風(fēng)與后行爐送風(fēng)量的大小來(lái)進(jìn)行控制以達(dá)到穩(wěn)定風(fēng)溫的目的。
　　
5 煤氣壓力調(diào)節(jié)　
　
煤氣壓力穩(wěn)定是燃燒調(diào)節(jié)的條件，故采用單參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)煤氣壓力進(jìn)行穩(wěn)定，穩(wěn)定壓力在5~6KPa。

系統(tǒng)的試驗(yàn)與調(diào)試　　 

      在容積為2058m3這樣大型高爐中實(shí)現(xiàn)雙預(yù)熱系統(tǒng)難度很大，因此我們?cè)谥贫ǚ桨钢薪?jīng)過(guò)各方面的認(rèn)真研究并在編制程序期間與外商共同協(xié)商確定控制系統(tǒng)方案。在試驗(yàn)期間，我們首先對(duì)單參數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行PID參數(shù)的整定，穩(wěn)定在工藝要求的參數(shù)值上。然后我們對(duì)煤氣、空氣量的燃燒進(jìn)行調(diào)整，將煤氣量調(diào)整到： 70000~80000m3/h，空氣量調(diào)整到：50000-60000 m3/h，使拱頂在燃燒期間倒寺最佳的溫升。廢氣溫度也維持在350℃以下，預(yù)熱的煤氣溫度在180℃左右，空氣預(yù)熱由50℃逐步上升至500℃，拱頂溫度也由1000℃上升至1200℃左右。

結(jié)論　　 

      熱風(fēng)爐自1994年6月投產(chǎn)以來(lái)，計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)一直運(yùn)行良好，特別是高溫調(diào)節(jié)閥運(yùn)行平穩(wěn)而靈活，整個(gè)系統(tǒng)經(jīng)受了長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行和惡劣環(huán)境的嚴(yán)格考驗(yàn)。由于DCS與PLC的綜合應(yīng)用，自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了熱風(fēng)爐的自動(dòng)換爐。雙預(yù)熱系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行又給生產(chǎn)帶來(lái)了直接的經(jīng)濟(jì)效益。　
　 
      據(jù)實(shí)際生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)，在900~1000℃的風(fēng)溫范圍內(nèi)，每提高100℃風(fēng)溫，可降低焦比3.5%-4.5%，產(chǎn)量提高3.5%~4.5%；在1000~1100℃范圍內(nèi)，每提高100℃風(fēng)溫可降低焦比2.5%~3.5%，產(chǎn)量提高2.5%~3.5%。